Viimastel aastatel areneb minu riigi anduritehnoloogia kiiresti ja ka selle rakendusvaldkonnad laienevad. Kaasaegse mõõtetehnoloogia kõige küpsema tüübina on surveandurite valdkonnas pidevalt tekkinud uued tehnoloogiad, uued materjalid ja uued protsessid.
Rõhuandur on seade, mida kasutatakse rõhusignaalide tuvastamiseks ja teatud reeglite kohaselt elektrilisteks signaalideks teisendamiseks. Seda kasutatakse laialdaselt erinevates tootmis-, tööstus- ja kosmoseväljades. Rakendusväljade alajaotusega, rõhu mõõtmine kõrge temperatuuri ja karmi keskkonnas, näiteks kõrgtemperatuuriga naftakaevudes ja erinevad mootoriõõnsused, muutuvad üha olulisemad, samas kui tavalised rõhuandurid ületavad teatud temperatuuri (näiteks difundeeritud rõhuandur). ° C ebaõnnestub, põhjustades rõhu mõõtmise rikke. Seetõttu saab kõrgtemperatuurist rõhuandur väga oluliseks uurimissuund.
Kõrge temperatuuri klassifikatsioonrõhuandurid
Kasutatavate erinevate materjalide kohaselt saab kõrgtemperatuuriga rõhuandureid jagada polüsilikooni (polü-si) kõrgtemperatuuriga rõhuandurid, SIC-i kõrgtemperatuuriga rõhuandurid, SOI (räni (isolaatori räni on isolaator) kõrgtemperatuuriga rõhuandurid, SOS (räni safiiride ja safiiride rõhuanduritega), muul temperatuuriandurid ja muul temperatuuriandurid. Opiline surveandur ja muul temperatuuriandurid. ja SOI kõrgtemperatuuriga rõhuandurite väljavaated on väga ideaalsed. Järgnev tutvustab peamiselt SOI kõrgtemperatuuri rõhuandurit.
SOI kõrge temperatuuri rõhuandur
The development of SOI high-temperature pressure sensors mainly relies on the rise of SOI materials.SOI is silicon on insulator, which mainly refers to the semiconductor material formed between the Si substrate layer and the Si top layer device layer with SiO2 as the insulating layer.The special structure of SOI enables insulation between the device layer and the substrate layer, eliminates the common gate latch effect in bulk silicon, ja parandab seadme usaldusväärsust. Lisaks SOI-seadme kihi kõrgtemperatuurilistele omadustele muutub see ideaalseks materjaliks kõrge temperatuuri rõhuandurite valmistamiseks.
Praegu on SOI kõrgtemperatuuriga rõhuandurid edukalt välja töötatud välismaal ja töötemperatuur on -55 ~ 480 ° C; -55 ~ 500 ° C SOI kõrgtemperatuuriga rõhuandur, mille on välja töötanud Ameerika Ühendriikide Goodrichi arenenud andurite tehnoloogiakeskus; Prantsuse Leti instituudi välja töötatud SOI kõrgtemperatuuriga rõhuanduri töötemperatuur on ka enam kui 400 ° C. Rohke teadusasutused viivad aktiivselt läbi ka SOI kõrgtemperatuurilise rõhuandurite, näiteks XI'an Jiaotongi ülikool, Tianjini ülikool ja Pekingi ülikool. Lisaks teeb FATRI FATRI FULTRITE TEHNOLOOGIA TUROPERIMISE Instituut ka seotud uurimistööd ja praegune projekt on jõudnud demonstratsiooni etappi.
SOI kõrge temperatuuri rõhuanduri tööpõhimõte
Põhimõtteliselt kasutab SOI kõrgtemperatuuri rõhuandur peamiselt üksikute kristallide räni piezoresistlikku toimet. Kui jõud toimib räni kristallile, on kristallide võre deformeerunud, mis omakorda põhjustab mobiilsuse muutumist, mille tulemuseks on see, mis muutub silikoonilise kristallide vastupidavuse muutmiseni ET -i. moodustada nisu silla, nagu on näidatud joonisel 2 (a); Rõhuõõnsus söövitatakse SOI substraadi kihile, moodustades rõhutundliku struktuuri.
Joonis 2 (a) Wheatstone'i sild
Kui rõhutundlik struktuur on õhurõhk, muutub piezoresistori resistentsus, mis omakorda põhjustab väljundpinge ohu muutumist ja rõhu väärtust mõõdetakse väljundpinge väärtuse ja piezoresistori takistuse väärtuse vahelise seose kaudu.
SOI kõrge temperatuuri rõhuanduri valmistamisprotsess
SOI kõrgtemperatuuriga rõhuanduri ettevalmistamise protsess hõlmab mitut MEMS-protsessi. Siin tutvustatakse lühidalt mõnda peamist etappi, et mõista anduri protsessi, sealhulgas peamiselt piezoresistori ettevalmistamist, metalli plii ettevalmistamist, survetundliku kile ettevalmistamist ja rõhukambri pakendit.
Varistide valmistamise võti seisneb dopingukontsentratsiooni kontrollimises ja järgneva söövitamisvormimisprotsessi optimeerimisel; Metalli plii kiht toimib peamiselt Wheatstone'i silla ühendusena; Rõhutundliku kile ettevalmistamine tugineb peamiselt sügava räni söövitamise protsessile; Õõnsuse pakendamine varieerub tavaliselt sõltuvalt rõhuanduri kasutamisest,
Kuna praegused kommertsialiseeritud kõrgtemperatuuriga rõhuandurid ei suuda hästi täita selliste eriliste keskkondade, näiteks kõrgtemperatuuriliste õlikaevude ja aero-mootorite rõhumõõtmisnõudeid, on tulevased uuringud kõrgtemperatuuriliste rõhuanduritega muutunud vältimatuks. Selle erilise struktuuri ja kõrgete temperatuuride omaduste tõttu on SOI-materjalid muutunud ideaalseteks materjalideks kõrgtehnoloogiliseks rõhuanduriks. SOI kõrgtemperatuurilise rõhuandurite tulevased uuringud peaksid keskenduma andurite pikaajalise stabiilsuse ja enesekuumutamise probleemide lahendamisele kõrgtemperatuurilistes karmides keskkondades ja rõhuandurite täpsuse parandamisele. aspekt.
Muidugi nõuab intelligentse ajastu tulek ka SOI kõrgtemperatuuriga rõhuandureid koos teiste multidistsiplinaarsete tehnoloogiatega, et tuua intelligentsemaid funktsioone, näiteks enesekompensatsioon, enesekalibreerimine ja teabe säilitamine andurile, et paremini täita missioon keeruka kõrge temperatuuriga keskkonnasurve sensatsiooniga. .
Postiaeg: märts 03-2023